Wie kann ich Ausrichtungsprobleme bei der Verwendung von AVX Load/Store Intrinsics lösen?

Lösung des 32-Byte-Ausrichtungsproblems für AVX-Lade-/Speichervorgänge

Frage:

Bei der Verwendung von Intel AVX-Intrinsics mit 256-Bit-Registern stoßen Benutzer häufig auf Ausrichtungsprobleme. Speicherzugriffe erfordern für eine optimale Leistung eine ordnungsgemäße Ausrichtung. Beispielsweise kann der Versuch, einen 256-Bit-AVX-Vektor (ymm-Register) in einem falsch ausgerichteten Speicher zu speichern, zu einem Laufzeitfehler führen.

Antwort:

Um diese Ausrichtung zu handhaben Belange effektiv zu lösen, stehen mehrere Ansätze zur Verfügung:

1. Verwenden Sie nicht ausgerichtete Speicherzugriffs-Intrinsics:

• Verwenden Sie _mm256_loadu_ps / _mm256_storeu_ps-Intrinsics für nicht ausgerichtete Lade- und Speichervorgänge.
• Diese Intrinsics ignorieren Ausrichtungsbeschränkungen und lösen keine Laufzeitfehler aus.
• Allerdings ist es so Es ist wichtig zu beachten, dass ein nicht ausgerichteter Speicherzugriff Auswirkungen auf die Leistung haben kann.

2. Stellen Sie die Speicherausrichtung sicher:

• Ordnen Sie Speicher mit der entsprechenden Ausrichtung zu, indem Sie Techniken wie alignas(32) oderaligned_alloc() verwenden.
• Dadurch wird sichergestellt, dass Datenstrukturen und Variablen ordnungsgemäß sind für effiziente AVX-Operationen ausgerichtet.
• Zum Beispiel mit alignas(32) float arr[N]; erstellt ein statisch zugewiesenes Array ausgerichteter Floats.

3. Ausgerichtete dynamische Zuordnung:

• Verwenden Sie ausgerichtetes neues/ausgerichtetes Löschen für die dynamische Speicherzuordnung, um eine ordnungsgemäße Ausrichtung sicherzustellen.
• In C 17, wenn der Alignof-Wert eines Typs die Standardausrichtung überschreitet , „aligned new“ wird für diesen Typ automatisch verwendet.

4. Nicht-Free-kompatible Allokatoren:

• Erwägen Sie die Verwendung von _mm_malloc für die dynamische Speicherzuweisung.
• _mm_malloc stellt die Speicherausrichtung sicher, ist aber nicht mit free() kompatibel.
• Eine Alternative besteht darin, Systemaufrufe wie mmap oder VirtualAlloc zu verwenden, die seitenausgerichteten Speicher bereitstellen, aber manuellen Speicher erfordern Management.

5. Verwenden Sie ausgerichtete Strukturen oder Arrays:

• Definieren Sie Arrays oder Klassenmitglieder mit alignas(), um die Ausrichtung zu erzwingen.
• Zum Beispiel struct alignas(32) MyStruct { float data[ 10]; }; stellt sicher, dass jede Instanz von MyStruct über eine 32-Byte-Ausrichtung verfügt.

Zusätzliche Überlegungen:

• Ausrichtung ist für 512-Bit AVX-512 von entscheidender Bedeutung Vektoren, die auf modernen CPUs erhebliche Leistungsvorteile bieten.
• Überprüfen Sie immer die Dokumentation auf neue und Aligned_alloc, um ihr Verhalten und mögliche Einschränkungen zu verstehen.

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